我國是農業大國，秸稈能源相當豐富，它不僅是優良的燃料資源，還是寶貴的粗飼料資源。但是在農村，由于秸稈所占面積較大，很多被當即焚燒，造成了秸稈能源的浪費。而秸稈經壓縮之后，不僅提高熱效率，還便于存放、儲存，牲畜采食率也高，而其排放的污染物低于煤。大量燃燒一次性能源，會排放大量的S02和C02等，秸稈中硫的質量分數遠小于煤炭，僅為0.12%～0.18%，煤炭中硫的質量分數一般在0.8%左右。因此秸稈壓實技術具有廣闊的發展前景。但是目前的
秸稈壓塊機存在著很多的不足，如產出率低、生產成本偏高等，從而限制了成型機的推廣。因此，如何提高秸稈燃料產出率、降低生產成本，就成了它能否在市場上應用的關鍵。
1、旋轉式秸稈燃料壓塊機的工作原理
以農作物秸稈為原材料，設計一種高產加工植物作物機器。這種機器可以將農作物秸稈原材料壓成圓柱體狀的成品。它的優點是將自然界植物作物的廢料加工成燃料，消耗自然界的可再生資源，無污染，有利于環保。為了提高秸稈燃料生產率，降低生產成本，設計了一種旋轉式秸稈燃料成型機，然后為進一步提高秸稈燃料生產率，對成型機的幾個重要參數進行了優化。
旋轉式秸稈燃料成型機與以往的成型機有著很大的不同。以往的秸稈燃料成型機主要有兩個成型缸：預壓缸和壓實缸，這兩個缸是固定不動的。其成型過程一般分為兩個階段，送料預壓階段和壓實推出階段，而且這兩個階段是在相互垂直的兩個方向上進行的，即預壓完成之后，把預壓的燃料推到成型缸內進行壓實然后推出。這樣增加很多的等待時間，造成時間浪費，從而使產出率偏低。
旋轉式秸稈成型機是液壓驅動活塞桿沖壓成型的，主要由三個相同的壓縮棒、三個等大的成型缸、工作臺、料斗及輸送裝置組成。
因為三個成型缸是相同而且旋轉的，故把在輸送裝置下半部位置的缸作為推出缸。推出缸下面的工作臺有一個和成型缸直徑等大的孔，便于秸稈成品推出。秸稈成型流程圖如圖l。成型原理如下：第一個周期，粉碎好的秸稈原料輸送到預壓缸并進行預壓，預壓動作完成之后，三個成型缸旋轉1200，即預壓缸旋轉到壓實缸的位置，壓實缸旋轉到推出缸的位置，推出缸旋轉到預壓缸的位置，旋轉結束，預壓缸再進料預壓，同時，壓實缸進行壓實，此時，推出缸是空的，兩個動作完成之后再旋轉1200，此時，預壓缸進料預壓，壓實缸進行壓實，推出缸推出秸稈成品。再旋轉1200回到初始位置，完成第一個周期；第一個周期只推出一次成品，在以后的每個周期，三次推出成品。
2、秸稈成型機的參數優化
2.1數學建模
在旋轉式秸稈成型機成型原理的基礎上，為了進一步提高成產率，降低生產成本，對幾個重要沒計參數進行優化。優化的目標可以是單位時間的生產率最大，也可以是生產一定質量的秸稈所用的時間最小。本論文以生產一定質量的秸稈所用的時間為目標函數，以一定的動力為約束條件進行優化。由于成型的三個階段同時進行，只有三個動作都完成之后，成型缸才能旋轉，因此成型周期取決于最慢的那個階段。優化目標函數即為：
min(max(t1，t2，t3)）式中：tI為進料預壓階段所用的時間，s；t2為壓實階段所用的時間，s；t3為推出階段所用的時間，s。
旋轉式秸稈燃料成型機的總體框架如圖2所示。由于秸稈具有很高的壓實比，所以預壓階段壓縮位移較大，因此我們把預壓筒分為兩部分，上半部分和輸送裝置連在一起，上半部分的長度即為預壓位移，預壓后秸稈燃料的長度即為預壓缸下半部分的長度，這樣能減少壓縮缸的長度，從而減少了壓縮和推出時間。
旋轉式秸稈成型機是由液壓系統驅動的，功率一定，為提高成型機的產出率．將給定的功率通過參數優化分配給三個階段。因此本文考慮預壓位移（預壓筒上半部分的長度），壓實階段的位移、推出階段的位移以及三個工作和非工作階段（成型缸后退階段）所需的動力這八個量作為自變量。可以列出如下方程：
由式(1)可以看出，壓實時問和推出時間都是由進給和后退兩部分組成的，只有壓實棒退出成型缸后，成型缸才能旋轉，而預壓時，預壓棒只需運行到成型缸的頂端即可，無需后退，成型缸也可以旋轉，因此預壓時間只包括預壓進給時間。旋轉式秸稈成型機的生產周期為T：
2.2仿真實例
由北京林業大學對生物質燃料常溫高壓致密成型技術及成型機理研究可知，玉米秸稈的壓縮比一般在7.95～8.74之間，本文取8。研究的成品燃料棒直徑約為100 mm，長度約為80 mm。因此這三個成型缸的直徑也是100 mm。由于預壓階段秸稈松散，壓縮位移較大，而壓實階段壓縮位移較小，推出位移就是壓實位移和成型棒的長度和。取旋轉式秸稈成型機的電機功率為36 kW，目標函數為：
傳統秸稈成型機分為兩個階段：預壓和壓實。秸稈成品的推出力是依靠后一個秸稈的壓實力擠出的，所以相同情況下，傳統式秸稈成型機單個秸稈成品所用的時間是預壓時間與壓實時間的和，即：
t"=t1+t2 =18.5s
由此可見，優化設計之后的產出率大大增加。
4、結論
以減少成型等待時間來提高成型機產出率為目標，提出壓實缸旋轉的新設汁方案，并通過參數優化設計實現了成型機的三個成型階段的功率合理分配。對成型機的研究具有很好的理論和實際意義。
